【文章內(nèi)容簡介】 相壓力高。 N2驅的混相過程如圖 。 N2驅只適用于相對密度小于 。 N2驅的主要優(yōu)點是氣體價格低廉，來源廣。 N2是一種不燃、不爆、無毒、無腐蝕性的氣體，它在水和油中的溶解度都很小。 由于混相壓力高，所以 N2驅通常不用于三次采油，即通過注 N2保持地層壓力，防止注入氣 G G1 G2 G3 M2 M3 M1 油藏原油 B 油藏原油 A 極限連線 反凝析造成損失。 N2可作為 CO2混相段塞后的驅動介質，也可與水交替（可同時）注入地層，其控制流度的作用。 圖 N2驅的混相過 程 N2驅提高原油采收率的機理與富氣驅相同。 總之，混相驅由于降低了界面張力，洗油效率大大提高。混相驅存在的問題是：富氣、干氣、 CO2或 N2等混相注入劑驅動原油時，由于流度比大，所以波及系數(shù)很低。為此混相驅可用泡沫、凍膠或泡沫 +凍膠控制流度，也可用水氣交替注入法控制混相驅的流度。 第 二 章 化學驅 化學驅可分為 3種主要的工藝技術 ： 表面活性劑驅、聚合物驅和堿水驅．表面活性劑和堿水驅油的機理是以形成超低界面張力為基礎的．而單注聚合物或注人表面活性劑后又注人聚合物．則可以控制流動度，從 而也就提高了原油采收率。注人到油藏中的堿水與存在于石油中烴的衍生物中的脂肪酸發(fā)生化學反應，就地形成脂肪酸的鈉鹽，形成這些表面活性劑促使造成超低界面張力。 表面活性劑驅的研究始于 50年代， 60年代中期，美國已開始用磺酸鹽投井使用．目前該法已經(jīng)成為三次采油提高采收率的重要方法之一。至于聚合物驅中最重要的一種聚合物是聚丙烯酰胺 (PAM)。常用于流度控制和滲透率訶整．最近有人研究用交聯(lián)聚合物的方法驅油，經(jīng)微觀和宏觀滲流實驗方法研究認為，交聯(lián)聚合物不但有調剖作用還具有驅油作用。交聯(lián)聚合物可明顯改善油藏在高含水期的水驅 油效果 ， 控制含水率上升速度 ， 以適當?shù)闹鞫稳透倍稳M合可獲較好的增油降水效果 。 應用更廣泛，研究得更多的是復合驅．例如粘土含量高。原油酸值較低。單獨用堿水驅無法獲得較高產(chǎn)油量的油田，應用復臺驅可取得較為理想的開采效果．實驗表明，采用常規(guī)方法。利用離子交換原理，即使使用最優(yōu)的膠束系統(tǒng)，三次采收率也沒超過原始地質儲量的 50%， 但如果用堿液首先驅走原生水中和固定在粘土上的鈣離子，然后注人表面活性劑、聚合物和相同的堿，可使原油產(chǎn)量提高到原始地質儲量的 70%，效益成本比值也可提高兩倍．產(chǎn)能改善是低界面張力、低磺酸鹽滯 留和流度控制的結果 。堿、表面活性劑和聚合物都是高效的驅油劑，復配的優(yōu)勢在于既發(fā)揮單一驅油劑的長處，又可使其產(chǎn)生協(xié)同教應，獲得更好的驅油效果?，F(xiàn)場試驗證明， 堿 表面活性劑 聚合物 (AsP)驅油技術能經(jīng)濟地采出增產(chǎn)油，井能獲得新儲量。 1. 聚合物驅 聚合物驅 是指通過在注入水中加入水溶性高分子量的聚合物，增加水相粘度和降低水相滲透率，改善流度比，提高原油采收率的方法。聚合物驅只是在原來水驅的基礎上添加了聚合物，因此又叫改性水驅。聚合物驅的機理是所有提高采收率方法中最佳單的一種，即降低水相流度，改善流度比，提高 波及系數(shù)。 聚合物 是以聚合物作為驅油劑的驅油方法。他可以作為一種獨立的驅油法，也可 以作為一種輔助的驅油法。現(xiàn)場常用的聚合物為部分水解聚丙烯酰胺，這是由于它具有較好的溶解性、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。 聚合物是高分子化合物，他溶于水中之后，會使水的粘度增大。另外，聚合物在地層空隙中會發(fā)生吸附和滯留，降低水相滲透率，從而降低水油流度比，提高波及系數(shù)，改善驅油效果。 利用聚合物溶液驅油時，地層巖石、流體的性質會影響聚合物驅油的驅油效果。因此，在現(xiàn)場應用時，必須考慮聚合物溶液的性能并對油藏進行篩選。 一般來說，聚合物驅適用于水驅開發(fā)開發(fā)的非均質油田。模擬計算表明，地層非均質性對聚合物驅的效果有較大的影響，如圖 。當滲透率變異系數(shù) VK，驅油效果 Vk增大而變好。當 Vk，隨著變異系數(shù)的增大，集合物的驅油效果急劇下降。因此，適合聚合物驅的油藏，其滲透率變異系數(shù)取值范圍為 ~。 圖 滲透率變異系數(shù) Vk與聚合物驅油效果的關系 油層的深度和溫度對聚合物驅的效果也有影響。對于淺油層，注入壓力有一個限度，尤其是遇到低滲透的淺油層，因為這些有層內(nèi)水的溫度和礦化度高，易造成聚合物降解和粘度下降，達不到驅油效果。使部分水解聚丙烯酰胺驅油時，油層溫度不超過 70176。 C。 原油粘度和聚合物驅油效果之間也存在著明顯關系。在相同的地層條件下，原油粘度越低水驅采收率越高，聚合物驅提高采收率的幅度越小。模擬結果表明，采用相600 500 40 300 η/% 200 150 100 5 0 0 0 0 0 0 0 Δη增加值 聚驅采收率 水驅采收率 Δη/% 對分子質量為 107左右的聚合物，注入質量濃度為 1g/L的聚合物段塞，當原油粘 度10~100mPa s時，采收率提高幅度較大，如圖 。此外，油層中的含有飽和度越高，聚合物驅油效果越好。在進行聚合物驅之前，還應對聚合物的用量等進行優(yōu)選，已到達最佳的驅油效果。 圖 不同原油粘度下的聚合物驅油效果 聚合物驅設計程序框圖： 聚合物驅實例： 采收率提高率/% 2 5 10 20 30 50 70 100 200 300 20 10 0 油藏地質模型建立 聚合物參數(shù)確定 聚合物驅方案優(yōu)化 聚合物驅方案編制 聚合物驅效果預測 現(xiàn)場實施 地質資料、開發(fā)動態(tài)、示蹤劑數(shù)據(jù)及數(shù)值 模擬技術 流變性，阻力殘余阻力系數(shù)、不可入空隙、吸附量 注入?yún)?shù)和注入方式的優(yōu)化與選擇 注入?yún)?shù)、注入方式地面采油和集輸工程 聚合物驅動態(tài)和聚合物驅經(jīng)濟分析 河南雙河油田 Ⅱ 5層油藏主體相連，西部為尖滅帶，西南部有邊水，東南為斷層封閉。實驗層位 Ⅱ 145屬雙河油 田下第三系核桃園組核三段 Ⅱ 5油藏的一個小層，是多層段、多韻律、多言型組合的厚油層。層內(nèi)發(fā)育的三個穩(wěn)定的泥巖夾層把 Ⅱ 5層分為 4個獨立的單層，其成層性和連續(xù)性好，層內(nèi)非均質程度高于層間，滲透率變異系數(shù) ，非均質性嚴重。 Ⅱ 5層平均埋深 1480m，有效厚度 ，含油面積 ，地質儲量標定值 919 103181。m2,孔隙度 %。油藏溫度 73176。 C，原始地層壓力，地下原油粘度 s，地層水礦化度 5002mg/L（其中 Ca2+為 18mg/L， Mg2+為 mg/L）。 實驗區(qū)中心三口住聚合物的井（ S211， S215， S217），一口中心生產(chǎn)井和三口平衡井，構成一個不規(guī)則的四點井網(wǎng)。外圍有單向一線受效油井 6口，注水井 6口。注采井距 180~230m。 在雙河油田 Ⅱ 5層 聚合物驅先導試驗區(qū)，自 1977年底投入開發(fā)先后經(jīng)歷了 5個開發(fā)階段。即：天然能量試采、全面注水開發(fā)、細分層析開發(fā)、井網(wǎng)一次加密調整和井網(wǎng)二次加密調整階段。目前經(jīng)網(wǎng)密度為 /km 2。到 1994年 1月采出程度 %，綜合含水 %，累計產(chǎn)油 104t，預計水驅最 終采收率 %。 根據(jù)聚合物性能評價結果，在雙河 Ⅱ 5層聚合物驅先導實驗區(qū)，采用聚合物為 S625，相對分子質量為 1900 104。根據(jù)陪產(chǎn)配注方案的優(yōu)化結果，以及 VIPPOLYMER模型的數(shù)值模擬結果，確定注入量為 。注入聚合物段塞設計見表 21。 段塞 注入量空隙體積百分數(shù) 濃度 mg/L 日注溶液 m3/d 聚合物用量 t 注入時間 d 前緣 主體 后尾 合計 1100 900 500 946 330 330 330 330 61 250 39 350 152 758 212 1122 表 21 聚合物段塞設計表 在注聚合物之前，進行了如下準備工作： （ 1） 對三口注聚合物的井進行了酸化，以提高氣其吸水能力，增加其注入能力，降低注入壓力； （ 2） 進行示蹤劑試驗； （ 3） 對注入井進行高強度的深度解剖，確保在縱向剖面上的注入均勻： （ 4） 在 S215井進行了聚合物吞吐反排試驗，了解聚合物的注入型以及設備運轉的穩(wěn)定性。 1994年 2月 6日開始注入聚合物，至 1995年 12月止，完成了聚合物前緣段塞注入。進入主體段塞注入階段，公注入濃度為 900~1000mg/L聚合物溶液 104m3，注入聚合物干粉 ，注入聚合物溶液的量為 24%的地層空隙體積。其中前緣段塞注入S625聚合物（相對分子質量 1900 104） 。注入濃度為 1090mg/L，注入地層空隙體積 %，注入粘度為 93mPa s；主體段塞注入 S525聚合物干粉 ，平均濃度896mg/L，井口粘度 58mPa s，主體段塞量 。 1) 聚合物驅效果（如圖 ） 圖 雙河油田北塊實驗區(qū)產(chǎn)量變化圖 聚合物驅效果體現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）日產(chǎn)油量增加，綜合含水下降； 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 產(chǎn)油量，t/d 160 120 80 40 0 時間 水驅 注聚合物段塞 后續(xù)水驅 實際實線 預測虛線 聚合物驅 優(yōu)化水驅 加密后水驅 加密前水驅 （ 2）地層壓力回升； （ 3）產(chǎn)出液礦化度、氯離子含量升高； （ 4）注入液推進速度減慢； （ 5）聚合物驅見效快 經(jīng)濟評價結果（見表 22） 表 22 河南南陽油田聚合物驅先導試驗經(jīng)濟評價結果 經(jīng)濟評價指標 聚合物驅 +水驅 聚合物驅凈增效益 凈現(xiàn)值， 104元 凈現(xiàn)值率， % 內(nèi)部盈利率， % 投資回收期， a 投資利潤率， % 投資利 稅率， % 平均單位成本，元 /t 3979 80 1 2205 綜上所述 ,雙河油田 Ⅱ 5層聚合物驅先導試驗在技術上和經(jīng)濟上都取得了成功。 以表面活性劑體系作為驅油劑的驅油方法稱為表面活性劑驅。表面活性劑是指能自發(fā)的吸附于兩相界面上 ，并能顯著降低該界面自由表面能的物質，例如烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉等。 目前，表面活性劑驅油大體有兩種方法：一種是以質量分數(shù)小于 2%的表面活性劑水 溶液作為驅動介質的驅油方法，稱為表面活性劑稀溶液驅，包括活性水驅、膠束溶液驅；另一種是質量分數(shù)大于 2%，在形成微乳液的范圍內(nèi)，稱為微乳液驅。 （ 1） 活性水驅油 活性水驅是以質量分數(shù)小于臨界膠束質量分數(shù)的表面活性劑溶液作驅油介質的驅油方法?；钚运屵^程中，表面活性劑將吸附在油水界面和巖石表面上，從而改變油水界面張力和巖石的潤濕性?；钚运屘岣卟墒章实闹饕獧C理如下： ○ 1 降低油水界面張力，使殘余油變?yōu)榭闪鲃佑汀? 大量試驗表明，當油水界面張力降低時，油滴容易變形，油滴通過吼道時，阻 力減小。這樣在親水巖石中處于高度分散狀態(tài)的殘余油就會被驅替出來，形成流動油。 毛管數(shù) NC是描述粘滯力與毛管力相對大小的參數(shù)。毛管數(shù)與殘余油飽和度和度之間的關系曲線如圖 。 NC越大，殘余油飽和度越小，驅油效率越高。降低界面張力可以增大毛管數(shù)，從而降低殘余油飽和度。當 NC達到 102時，殘余油飽和度接近于零。 圖 毛管數(shù)與殘余油飽和度的關系曲線 ○2 改變巖石表面的潤濕性。 再親 油性巖石中，水驅油后剩余殘余油以吸附在巖石表面的薄膜狀態(tài)存在。表面活性劑在巖石表面的吸附可使巖石的潤濕性發(fā)生改變甚至反轉，由親油變?yōu)橛H水。這樣吸附在巖石表面的油膜將脫離巖石表面而被活性水驅替出來。 ○ 3 增加原油在水中的分散程度。 隨著界面張力的降低，原油可以分散在活性水中，形成 O/W型乳狀液，表面活性劑起穩(wěn)定劑作用。同時，由于表面活性劑在油滴表面的吸附而使油滴帶有電荷，這樣油滴就不容易重新粘回地層表面，從而被活性水夾帶流向生產(chǎn)井。 （ 2） 膠束溶液驅油 當表面活性劑質量分數(shù)大于 臨界膠束質量分數(shù)時，可形成膠束溶液。用膠束溶液作為驅油介質的驅油方法稱為膠束溶液驅。在一定條件下（在表面活性劑中加入一定的鹽和醇），教書溶液與油之間可產(chǎn)生 103mN/m的超低界面張力，從而使毛管數(shù)增大到30 20 10 0 殘余油飽和度/%